Conceptos Fundamentales de la Física: Temperatura, Calor, Óptica y Propiedades de la Materia

Temperatura y Calor

  • Temperatura: Es una magnitud física que nos permite medir el nivel térmico de los diferentes cuerpos.
  • Calor: Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro al ponerlos en contacto, debido a la diferencia de temperatura entre ellos.

Estados de la Materia

  • Sólido: Las partículas vibran debido al constante movimiento de los electrones. Se forma cuando la fuerza de atracción de las moléculas es mayor que la de repulsión.
  • Líquido: La materia se encuentra en este estado cuando la temperatura rompe la fijación de las moléculas.
  • Gaseoso: El movimiento de las moléculas es mayor que la fuerza de atracción entre ellas, por lo que se mueven en cualquier dirección. Están dispersas totalmente.
  • Condensado de Bose-Einstein: Los átomos de la materia en este estado se superponen entre sí, es decir, se encuentran todos justamente en el mismo espacio físico, dando lugar a un súper átomo.
  • Plasma: Gases ionizados a temperaturas muy elevadas.
  • Cristal Líquido: Sustancia que se comporta en parte como un líquido y en parte como un sólido.

Cambio de Estado

Un cambio de estado ocurre cuando la materia absorbe o cede calor, pasando de una condición a otra. Estos estados dependen fundamentalmente de las condiciones de presión y temperatura a las que la materia está sometida.

Óptica

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la radiación electromagnética, sus características y manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la radiación con la materia.

Óptica Geométrica y Física

  • Óptica geométrica: Considera la luz como rayos rectilíneos. Este modelo explica los fenómenos de refracción y reflexión.
  • Óptica física: Considera la luz como una onda. Este modelo explica los fenómenos de dispersión, difracción e interferencia.

Luz

La luz es una perturbación de la longitud de onda en un campo electromagnético que se propaga con una velocidad definida.

Propiedades Coligativas

Las propiedades coligativas son aquellas que dependen únicamente de la concentración del soluto y no de su naturaleza. Es decir, no importa el tipo de producto que se haya introducido en la disolución, solo importa la cantidad disuelta del mismo.

Ejemplos de Propiedades Coligativas

  1. Disminución de la presión de vapor: Un soluto hace que la presión de vapor de la disolución sea más baja, es decir, menos moléculas se evaporan a la fase gaseosa.
  2. Descenso crioscópico y aumento ebulloscópico: El soluto hace que el punto de congelación de la disolución disminuya y que el punto de ebullición aumente.

Espectro Electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto, se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia.

Fenómenos Ópticos

  • Reflexión de la Luz: Es un fenómeno en virtud del cual la luz, al incidir sobre la superficie de los cuerpos, cambia de dirección, invirtiéndose el sentido de su propagación.
  • Refracción de la Luz: Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno.
  • Difracción de la Luz: Es el cambio en la dirección de propagación que sufre una onda, sin cambiar de medio, cuando encuentra un obstáculo en su camino. Para poder observar este fenómeno, las dimensiones del objeto deben ser del mismo orden o menor que la longitud de onda.
  • Dispersión de la luz: Se denomina dispersión al fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas; por ejemplo, a las ondas sonoras que se desplazan a través de la atmósfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la luz que atraviesa el agua, el vidrio o el aire.
  • Interferencia de la Luz: La interferencia es el efecto que se produce cuando dos o más ondas se solapan o entrecruzan. Cuando las ondas interfieren entre sí, la amplitud (intensidad o tamaño) de la onda resultante depende de las frecuencias, fases relativas (posiciones relativas de crestas y valles) y amplitudes de las ondas iniciales.

Capacidad Calorífica y Calor Específico

  • Capacidad calorífica: Es la cantidad de calor suministrada a un cuerpo para aumentar su temperatura en 1 grado.
  • Calor específico: Se llama calor específico de una sustancia a la cantidad de calor que se le debe suministrar a 1 gramo de esa sustancia para elevar su temperatura un grado. Cuanto mayor sea el calor específico de una sustancia, mayor ha de ser la cantidad de calor que debe absorber para aumentar su temperatura y la cantidad de calor que desprenda al disminuir su temperatura.

AGUA1[1]

Tabla Comparativa de los Estados de la Materia

PropiedadSólidoLíquidoGaseoso
CompresibilidadNo se comprimenNo se comprimenSí se pueden comprimir
VolumenConstanteConstanteVariable
FormaConstanteVariableVariable
Grado de libertadVibraciónVibración, rotación y traslación restringidaVibración, rotación y traslación
ExpansibilidadNo se expandenNo se expandenSí se expanden
Fuerzas entre partículasMuy fuertesFuertesMuy débiles
Disposición de las partículasOrdenadas en posición fijaDesordenadasTotalmente desordenadas

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